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8/20/2019 CompuestoesdeAltaEnergia-2012-I-FB.pdf

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UNIDAD I

Compuestos biológicos de alta energía

Programa de MedicinaSección de Bioquímica

Dra. raciela Dell!n "odrígue#$%&$

Uni'ersidad Centroccidental ()isandro Al'arado*

Decanato de Ciencias de la Salud


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+,- &/01 2cal3mol

+4

- &&01 2cal3mol


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+,- 506 2cal3mol

+,- &%06 2cal3mol


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Compuestos ricos en energía

● De7inición

– Aquellos intermediarios metabólicos cu8o potencial detrans7erencia de grupo es igual o in7erior a 5 2cal3mol

– Potencial de trans7erencia de grupo9● )a cantidad de energía libre que el compuesto es capa#

de ceder a otra sustancia :unto con el grupotrans7erido


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● )os compuestos ricos en energía liberan la energía quecontienen por la rotura de un solo enlace9

– ;nlace rico en energía

– Se denotan con el símbolo9 <– ;s di7erente a energía de enlace0 que es la energía

requerida para romper el enlace● Di7ieren en la naturale#a del grupo trans7erido9

– rupos 7os7orilos– rupos acilos– rupos metilos


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Compuestos ricos en energía seg=n el grupotrans7erido

● >rans7eridores de grupo 7os7orilo9

&. ?os7oan@ídridos9 Nucleótidos$. Acil7os7atos9

&. &06bi7os7oglicerato$. Acetil7os7ato6. AminoacilAMP

6. ;nol7os7atos9 ?os7oenolpiru'ato P;P

/. ?os7oguanidinas 7os7!genos&. Creatin7os7ato$. Arginin7os7ato


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Compuestos ricos en energía seg=n el grupotrans7erido

● >rans7eridores de grupo acilo9

&. steres de la CoA&. AcetoacetilCoA

$. AcilCoA6. AcilCarnitina

● >rans7eridores de grupo metilo9– Sadenosilmetionina


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Por que un compuesto es rico en energía

● )os productos de la @idrólisis de un enlace rico en energíason muc@o m!s estables que el compuesto original.

● )as ra#ones por las que un compuesto es rico en energía

pueden ser9– ;stabili#ación del compuesto por resonancia– Disminución de la repulsión electrost!tica en el

compuesto– Disminución del impedimento estErico


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Por que un compuesto es rico en energía● ;stabili#ación por resonancia9

– )os productos de la @idrólisis de un enlace rico en energíapueden adoptar m!s 7ormas resonantes que elcompuesto original

)a presencia del grupo P unido al N0 impide la resonancia tanto del

grupo guanidínico como del propio 7os7ato


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Por que un compuesto es rico en energía

● ;stabili#ación por resonancia9 – ?ormas resonantes del orto7os7ato FPG

/$


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Por que un compuestoes rico en energía

● "epulsión electrost!tica9 – ;n el ordenamiento del

enlace rico en energíaeHisten grupos desimilar cargaelectrost!tica mu8cercanos.

– )a @idrólisis de este

enlace elimina larepulsiónelectrost!tica entreellos


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Por que uncompuesto es rico en

energía● Impedimento estErico

– ;n el ordenamiento delenlace rico en energíaeHisten grupos

'oluminosos0 que seencuentran mu8cercanos

– )a @idrólisis de esteenlace permiteaumentar el espaciodisponible para sercompartido0 d!ndoleestabilidad a lamolEcula


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Algunos compuestos7os7orilados poseenenlaces m!s ricos enenergía que el A>P0 esdecir poseen un potencialde trans7erencia del grupo7os7ato ma8or que el A>P0por lo que pueden

trans7erir su grupo7os7ato al ADP para7ormar A>P

Compuestos ricos enenergía


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Como 7lu8e la energíaen la cElula

● ;l A>P es la 7igura central

● Compuestos como el P;P 8el &06B? trans7ieren suenergía a tra'Es del A>P

● Nunca se trans7iere

directamente desde loscompuestos de alta energíaa los de ba:a energía

● ;sto permite que eHista un

compuesto =nico que es7acilmente (reconocible*por las en#imas quecatali#an las reaccionesendergónicas


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∆G◦ = - 4,5 Kcal/mol

;ste proceso se conoce como9 ?GS?G"I)ACIN A NIJ;) D; SUS>"A>G

Como 7lu8e la energía en la cElula


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∆G◦ = ∆G◦1 + ∆G◦

2

∆G

◦

= - 11,8 Kcal/mol + (+ ,! Kcal/mol"

∆G◦ = - 11,8 Kcal/mol + ,! Kcal/mol"


1,!-#i$os$o%lice&ato + '2 !-$os$o%lice&ato + )i

*D) + )i *)

∆G◦2 =+,! cal/mol

∆G◦1 =-11,8 cal/mol

1,!-#i$os$o%lice&ato + *D) !-$os$o%lice&ato + *)



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Como 7lu8e la energía en la cElula

í


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∆G◦ = ∆G◦1 + ∆G◦

2

∆G

◦

= + !,2 Kcal/mol + (- ,! Kcal/mol"

∆G◦ = + !,2 Kcal/mol - ,! Kcal/mol"


Glucosa + )i Glucosa--) + '2

*) *D) + )i∆G◦

2 = - ,! cal/mol

∆G◦

1 = + !,2 cal/mol

Glucosa + *) Glucosa--) + *D)



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● Cumplen esencialmente dos 7unciones9– Ser marcadores de destino metabólico– >rans7erencia de energía en el metabolismo

celular● De esta manera0 estos compuestos permiten que9

– )os compuestos (acti'ados*0 sean 7!cilmentereconocibles por las en#imas

– Se apro'ec@a la energía del enlace


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Compuestos ricos en energía como marcadores dedestino metabólico

●

Carbo@idratos– UDPderi'ados glucosa 8 galactosa– DPderi'ados manosa 8 7ucosa

– CMPderi'ados Nacetilneuramínico● )ípidos

– AcilCoA acti'ación de !cidos grasos–

CDPderi'ados acti'ación de lípidos comple:os● Amino!cidos

– AminoacilAMP 7ormación del enlace peptídico


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● Debido a que el A>P posee un potencial de trans7erencia delgrupo 7os7ato0 cu8u 'alor es intermedio0 considerando el de lasbiomolEculas 7os7oriladas0 este puede 7uncionar como9

●

)a coneHión entre los sistemas que producen energía 8 losque la utili#an ciclo del A>PADP

● Por esto se lo considera la (moneda biológica* deenergía libre en los seres 'i'os

– )a molEcula que0 en 7orma transitoria0 almacena la energíalibre que se deri'a de la oHidación de los alimentos

Compuestos ricos en energíaA>P como 7igura central del metabolismo


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Ciclo A>PADP


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;structura del A>P

A>P ADP AMP


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A>P0 ADP 8 AMP

Constan de adenina0 ribosa 8 una unidad de

mono7os7ato0 di7os7ato otri7os7atoA>P 8 ADP soncompuestos ricos en

energía0 AMP no lo es


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A>P como 7igura central del metabolismo

● Ubicuidad9 se encuentra en todas las cElulas● KA>PL9 %0%%&%0%& mol3)● Di7erentes posibilidaddes de @idrólisis

*) + '2 *D) + )i .G=-,! cal/mol

*) + '2 *0) + ))i .G=-8,2 cal/mol


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● Propiedades estructurales– "esonancia– >ensión 8 repulsión electroest!tica– Sol'atación– Impedimento estErico– Comple:o A>PMg$ el Mg$ apantalla las cargas

negati'as de los grupos P



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● )os productos de @idrólisis del

A>P ADP 8 Pi0 poseen ma8orestabilidad por resonancia queel A>P.

● )a repulsión electrost!ticaentre los grupos 7os7ato

cargados negati'amente sereduce cuando se @idroli#a elA>P.

● ;l A>P posee un potencial

químico de trans7erencia delgrupo 7os7ato que esintermedio entre loscompuestos ricos en energía


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?actores que contribu8en al 'alor de potencial detrans7erencia de grupo del A>P

● Ma8or estabili#ación por resonancia de los productos de lareacción de @idrólisis del A>P

● ;l 7os7ato inorg!nico puede tener m!s 7ormas de

resonancia que el grupo 7os7ato terminal del A>P

?ormas resonantes del orto7os7ato FPG/

$

? b l l d l d


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?actores que contribu8en al 'alor de potencial detrans7erencia de grupo del A>P

●

)iberación de la carga de repulsión electrost!tica● )os 6 grupos 7os7ato del A>P est!n mu8 cercanos

entre si●

)a @idrólisis del A>P en ADP 8 Pi libera algo de lainteracción electrost!tica● Disminución del impedimento estErico9

● Por la presencia de la gran cantidad de !tomos deoHígeno


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)iberación dela carga derepulsión

electrost!tica


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Síntesis de A>P

●

Se puede sinteti#ar acoplado a una reacción eHergónica– ?os7orilación a ni'el de sustrato o acoplada al

sustrato●

Se puede sinteti#ar a partir de la energía de oHidoreducción procedente de coen#imas reducidas– ?os7orilación oHidati'a–

Gcurre en la cadena de trans7erencia de electrones


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● C'

12

+

2 C

2 + '

2

– +4 - 11 2cal3mol– ;sta cantidad de energía liberada se apro'ec@a en

(paquetes*.– )a oHidación completa de la glucosa produce 61 moles de

A>P0 que solo se pueden producir cuando la oHidación de laglucosa se reali#a en di7erentes etapas9 )UCG)ISIS– ;7iciencia

!8 *) ,! Kcal/mol = 2,4 Kcal/mol

88 Kcal/mol

2,4 Kcal/mol

13

=4,!3


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● )a oHidación de la glucosa es un proceso 7uertementeeHergónico

● ;s espont!neo● ;s irre'ersible● ;n cuanto tiempo se lle'a a cabo● )a termodin!mica @abla del sentido pero no de la

'elocidad● )a 'elocidad depende de las en#imas0 quienes son

capaces de disminuir la energía de acti'ación


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;structura del A>P



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